Курс лекций по теме Детали машин и основы конструирования

Машиностроительное черчение
Геометрическое черчение
Проекционное черчение
Изучение резьбовых соединений
Соединение деталей
Эскизы и рабочие чертежи деталей
Чтение и детелирование сборочного чертежа
Сборочный чертеж изделия
Графический редактор КОМПАС
Соединение деталей клейкой или пайкой
Начертательная геометрия
Техническая механика
Инженерная графика
Атомная энергетика
Электротехника
Расчет цепей постоянного тока
Метод узлового напряжения
Расчет цепей переменного тока
Пример расчета трехфазной цепи
Решение задач
Лабораторная работа
Лабораторные работы по ТОЭ
Исследование линейной электрической
цепи постоянного тока
Параллельная цепь переменного тока
Трехфазные нагрузочные цепи
Испытание однофазного трансформатора
Испытание генератора постоянного тока
Испытание асинхронного короткозамкнутого
двигателя
Испытание синхронного двигателя
Исследование переходных процессов
Линейная электрическая цепь второго порядка
Исследование полупроводниковых
выпрямителей
Трехфазные выпрямители
Характеристики и параметры биполярных
транзисторов
Исследование усилителя постоянного тока
Исследование усилителя низкой частоты
на транзисторе
Исследование управляемого тиристорного
выпрямителя
Исследование полупроводникового
стабилизатора напряжения
Исследование дешифраторов
Исследование электрических свойств
сегнетоэлектриков
Исследование свойств ферромагнитных
материалов
Температурная зависимость
сопротивления окислов металлов
Исследование электропроводности
полупроводниковых материалов
Математика
Лекции по математике

Вычислить несобственный интеграл

Дифференциальные уравнения (ДУ)

Степенные ряды

Неопределенный интеграл

Несобственный интеграл 1-го рода

Исследовать сходимость интеграла

Основные методы интегрирования

Метод интегрирования по частям

Вычисление площадей плоских фигур

Определенный интеграл и его приложения

Однородные уравнения

Условие Липшица

История искусства
Абстрактное искусство
Романская и готическая архитектура
Архитектура ренессанса
Нотер-Дам-де-Пари
Архитектура Италии
Русское деревянное зодчество
Русское барокко
Судьба советской архитектуры

Валы и оси

Зубчатые колеса, шкивы, звездочки и другие вращающиеся детали машин устанавливают на валах и осях.

Вал предназначен для передачи вращающего момента вдоль своей оси, а также для поддержания расположенных на нем деталей и восприятия действующих на эти детали сил. Примером могут служить валы редуктора (рис. 76). При работе вал испытывает действие напряжений изгиба и кручения, а в некоторых случаях дополнительно растяжения или сжатия.

Рисунок 76 – Валы редуктора

Ось только поддерживает установленные на ней детали и воспринимает действующие на эти детали силы. Например, ось железнодорожного вагона (рис. 77). В отличие от вала ось не передает вращающего момента и, следовательно, не испытывает кручения. Оси могут быть неподвижными или могут вращаться вместе с насаженными на них деталями. Вращающиеся оси обеспечивают лучшие условия работы подшипников, неподвижные – дешевле, но требуют встройки подшипников во вращающиеся на осях детали.

Большинство валов имеет неизменяемую номинальную геометрическую форму оси – жесткие валы. Особую группу составляют гибкие валы с изменяемой формой геометрической оси.

Рисунок 77 – Ось

По форме геометрической оси валы делят на прямые (рис. 78) и непрямые – коленчатые, служащие для преобразования возвратно–поступательного движения во вращательное (или наоборот), и эксцентриковые.

Оси, как правило, изготовляют прямыми. Прямые валы и оси имеют форму тел вращения и по конструкции мало отличаются друг от друга.

Прямые валы и оси могут быть постоянного диаметра — гладкие (рис. 78,а, б) или ступенчатые (большинство валов, рис. 78,в). По форме поперечного сечения валы и оси бывают сплошные и полые (с осевым отверстием, рис. 29.3,б) Полые валы применяют для уменьшения массы, а также при необходимости пропуска сквозь валы или размещения внутри них других деталей или материалов (масла, охлаждающих газов или жидкостей).

По внешнему очертанию поперечного сечения валы разделяют на шлицевые и шпоночные, имеющие на некоторой длине шлицевой профиль или профиль со шпоночным пазом.

Валы классифицируют также по условным признакам, например, по относительной скорости вращения в узле (в редукторе, рис. 76): быстроходный 1, среднескоростной 2, тихоходный 3, или по расположению в узле: входной 1 (ведущий), промежуточный 2, выходной 3 (ведомый).

Опорными частями валов и осей служат цапфы. Промежуточные цапфы называют шейками.

Рисунок 78 – Конструкции валов

Форма вала по длине. По условиям равнопрочности целесообразно конструировать валы в продольном сечении приближающимися к телам равного сопротивления изгибу – очерчиваемым кубической параболой К форме тела равного сопротивления приближаются ступенчатые валы. Эта форма также упрощает изготовление и установку деталей на валу.

Переходные участки валов и осей между двумя ступенями разных диаметров выполняют: с галтелью постоянного радиуса, рис. 79,а (галтель – поверхность плавного перехода от меньшего сечения к большему); с галтелью переменного радиуса (рис. 79,б); с канавкой со скруглением для выхода шлифовального круга (рис. 79,в).

Переходные участки являются концентраторами напряжений. Эффективным средством для снижения концентрации напряжений в переходных участках является повышение их податливости (например, путем увеличения радиусов галтелей, выполнения разгрузочных канавок). Деформационное упрочнение (наклеп) галтелей повышает несущую способность валов и осей.

Рисунок 79 – Оформление переходных участков валов

Способы передачи нагрузок на валы. Основными силами, действующими на валы, являются силы от передач. Силы на валы передают через насаженные на них детали: зубчатые или червячные колеса, шкивы, звездочки, полумуфты и др.

На рис. 80 показана пространственная схема сил, нагружающих валы двухступенчатого цилиндрического зубчатого редуктора с косозубым зацеплением. На расчетных схемах эти силы, а также вращающие моменты изображают как сосредоточенные, приложенные в серединах ступиц. Влиянием силы тяжести валов и установленных на них деталей пренебрегают (за исключением тяжелых маховиков и т.п.). Силы трения в опорах не учитывают.

Передачу вращающего момента осуществляют соединениями: с натягом, шлицевыми, шпоночными, фрикционными коническими кольцами и др. В соединениях с натягом преимущественно применяют цилиндрические детали как более простые в изготовлении.

Рисунок 80 – Пространственная схема сил, нагружающих валы

Конические соединения применяют: для облегчения постановки на вал и снятия с него тяжелых деталей, для быстрой смены деталей типа сменных шестерен, для обеспечения требуемого натяга и для повышения точности центрирования деталей. Наиболее часто кони­ческими выполняют соединения на концевых участках валов. Обязательную для конических соединений осевую силу создают гайкой или винтом и торцовой шайбой.

Радиальные силы передают либо непосредственным контактом ступицы, насаженной на вал (наиболее распространенный случай), либо через подшипники (шатунные шейки коленчатых валов).

Осевые силы передают: значительные по величине – упором деталей в уступы на валу (рис. 81,а), посадкой деталей с натягом; средние – гайками (рис. 81,б), пружинными плоскими упорными кольцами (рис. 81,в), легкие – пружинными кольцами, стопорными винтами.

Рисунок 81 – Конструкции для передачи осевых сил

Критерии работоспособности валов и осей. Основными критериями работоспособности являются прочность и жесткость. В отдельных случаях валы рассчитывают на колебания. В настоящем курсе расчет на колебания не рассмотрен.

Для расчета на прочность валов и осей строят эпюры изгибающих и вращающих моментов, продольных сил. Валы и вращающиеся оси при работе испытывают действие циклически изменяющихся напряжений.

Прочность оценивают коэффициентами запаса ST при расчете валов и осей на статическую прочность и S — на сопротивление усталости, а жесткость – прогибом, углами поворота или углами закручивания сечений в местах установки деталей.

Практикой установлено, что разрушение валов и осей быстроходных машин в большинстве случаев носит усталостный характер, поэтому основным является расчет на сопротивление усталости.

Основными расчетными силовыми факторами являются вращающие Т и изгибающие М моменты. Влияние растягивающих и сжимающих сил на прочность мало и их в большинстве случаев не учитывают.

Рекомендуемая литература

1. Гузенков П.Г. Детали машин. – М.: Высшая школа,1986.

2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. – М.: Высшая школа, 2001.

3. Иванов М.Н. Детали машин. – М.: Высшая школа, 1991.

4. Леликов О.П. Основы расчета и проектирования деталей и узлов машин. – М.: Машиностроение, 2004.

5. Решетов Д.Н. Детали машин. – М.: Машиностроение, 1989.

Подшипники качения Подшипником называют опору или направляющую, определяющую положение движущихся частей по отношению к другим частям механизма. Подшипники, работающие преимущественно на движение с трением качения, называют подшипниками качения, а на движение с трением скольжения — подшипниками скольжения. Подшипник качения включает в себя детали с дорожками качения и тела качения.

Подшипники скольжения состоят из корпуса, вкладышей и смазывающих устройств. В простейшем виде подшипник скольжения представляет собой вкладыш (втулку) 1 (рис. 85,а), который с зазором устанавливают на цапфу вала и закрепляют в корпусе подшипника или чаще всего непосредственно в станине или раме машины.

Муфты приводов Большинство машин и технологических систем состоит из отдельных узлов. Для обеспечения кинематической и силовой связей валы узлов соединяют муфтами.

На главную